余紅梅

（武漢鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，武漢 430205）

鐵路分散自律CTC系統(tǒng)的應(yīng)用問題及對策

余紅梅

（武漢鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，武漢 430205）

分析我國鐵路分散自律CTC系統(tǒng)的現(xiàn)有功能、應(yīng)用現(xiàn)狀與存在的問題，提出推廣區(qū)域分散式CTC模式、完善調(diào)車智能化控制功能、開發(fā)基于車站子系統(tǒng)一體化的CTC、合并調(diào)度臺(tái)、統(tǒng)一系統(tǒng)操作界面、簡化網(wǎng)絡(luò)通道設(shè)備等建議, 以降低運(yùn)營成本，提升鐵路運(yùn)輸效率。

CTC；既有線；客運(yùn)專線；青藏鐵路；運(yùn)輸效率

分散自律CTC即分散自律型調(diào)度集中(Centralized Traffic Control，CTC），是我國采用的一種新型鐵路行車調(diào)度指揮設(shè)備，由于采用分散自律技術(shù)解決了行調(diào)干擾等問題，在近十年來得到了大力推廣應(yīng)用，目前已基本普及我國鐵路客運(yùn)專線和大部分重要既有線路。但在高速的發(fā)展應(yīng)用中卻存在很多不完善的地方，使得投入與效率未能達(dá)到理想效果，限制了行車調(diào)度指揮工作的有效發(fā)揮，需要通過技術(shù)或管理手段來繼續(xù)完善，使之進(jìn)一步適應(yīng)我國鐵路路情，提升鐵路運(yùn)輸效率。

1 我國鐵路分散自律CTC系統(tǒng)的現(xiàn)有功能

1.1 行車調(diào)度指揮功能

行車調(diào)度指揮功能也即TDCS功能，是CTC系統(tǒng)的核心功能,可概括為兩個(gè)方面：一方面，在調(diào)度中心，TDCS取代了行車調(diào)度員“手畫運(yùn)行圖, 電話指揮車站”的傳統(tǒng)人工行車指揮模式,實(shí)現(xiàn)了由計(jì)算機(jī)自動(dòng)生成列車實(shí)際運(yùn)行圖、 由網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)下達(dá)行車計(jì)劃與調(diào)度命令等功能；另一方面，在車站，TDCS取代車站值班員“電話接受指揮, 手工填寫行車日志” 的人工行車作業(yè)方式，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)自動(dòng)接收行車計(jì)劃與調(diào)度命令、自動(dòng)生成行車日志等功能。

1.2 調(diào)度集中控制功能

CTC系統(tǒng)具備調(diào)度集中控制功能，也可概括為2個(gè)方面：一是實(shí)現(xiàn)所有列車按照運(yùn)行圖自動(dòng)排列進(jìn)路（按圖排路）；二是實(shí)現(xiàn)調(diào)車與列車作業(yè)的自動(dòng)協(xié)調(diào)完成。CTC系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)分布式網(wǎng)絡(luò)控制，信息化處理等技術(shù)，將列車運(yùn)行調(diào)整計(jì)劃下傳到沿線各車站的自律計(jì)算機(jī)中自主自動(dòng)執(zhí)行，并在列車運(yùn)行調(diào)整計(jì)劃的基礎(chǔ)上，自動(dòng)檢測調(diào)車作業(yè)與列車作業(yè)在時(shí)間與空間上的沖突，實(shí)現(xiàn)調(diào)車作業(yè)在不影響列車作業(yè)的前提下自動(dòng)協(xié)調(diào)控制。

2 我國鐵路分散自律CTC系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 既有線分散自律CTC系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀

2003年，我國自主研發(fā)了分散自律CTC系統(tǒng)，并在原西寧分局西寧—哈爾蓋（單線自動(dòng)站間閉塞）進(jìn)行試點(diǎn)，于2004年正式發(fā)布《分散自律調(diào)度集中系統(tǒng)技術(shù)條件(暫行修訂稿)》，并開始在雙線自動(dòng)閉塞區(qū)段正式建設(shè)，最初建設(shè)的主要有4條繁忙干線，即膠濟(jì)線、浙贛線、鄭徐線、武九線，它們相繼在2006年底至2007年初開通了CTC系統(tǒng)。其中膠濟(jì)線、浙贛線CTC系統(tǒng)為卡斯柯信號(hào)有限公司產(chǎn)品，鄭徐線、武九線CTC系統(tǒng)為河南輝煌科技股份有限公司產(chǎn)品，但武九線在開通運(yùn)行1年之后因電氣化改造而停用CTC系統(tǒng)功能至今（僅用TDCS功能）。隨后，大秦線、西隴海線、滬昆線等既有鐵路CTC系統(tǒng)相繼成功開通應(yīng)用，還有一些既有線成功上道了CTC系統(tǒng)，但僅用TDCS功能，如京九線、襄渝線、漢丹線等[2]。

既有線分散自律CTC系統(tǒng)因鐵路客貨混運(yùn)，沿線車站大多有調(diào)車作業(yè)，只有極少數(shù)小站能實(shí)現(xiàn)調(diào)度中心集中控制列調(diào)車作業(yè)；一般中間站只能實(shí)現(xiàn)列車作業(yè)的中心集中控制，而調(diào)車作業(yè)權(quán)限仍設(shè)置在車站；區(qū)段站或編組站因有大量調(diào)車作業(yè)，調(diào)度員難以掌握車站現(xiàn)場的復(fù)雜作業(yè)情況，列調(diào)車作業(yè)權(quán)限一般都設(shè)在車站，如膠濟(jì)線的青島西、青島、淄博、東風(fēng)4個(gè)站，調(diào)度員調(diào)整計(jì)劃并下達(dá)車站后，車站值班員考慮調(diào)車作業(yè)等實(shí)際需要可對計(jì)劃中的股道號(hào)進(jìn)行修改調(diào)整，再下達(dá)到自律機(jī)去執(zhí)行。

2.2 客運(yùn)專線分散自律CTC系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀

根據(jù)2004年國務(wù)院批準(zhǔn)的《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》，我國于2005年后開始大規(guī)模進(jìn)行客運(yùn)專線的建設(shè)，已陸續(xù)開通合寧、合武、沿海通道、京廣、京滬、鄭西、哈大等客運(yùn)專線，在這些線路上分散自律CTC系統(tǒng)已作為信號(hào)的主要子系統(tǒng)之一，與聯(lián)鎖設(shè)備一樣屬必建項(xiàng)目。

客運(yùn)專線CTC系統(tǒng)與既有線CTC系統(tǒng)相比，由于沿線車站平時(shí)幾乎沒有調(diào)車作業(yè)，其可用性更強(qiáng)、應(yīng)用效果也更好；但系統(tǒng)新增了許多接口，包括與列控中心(TCC）、臨時(shí)限速服務(wù)器(TSRS)、無線閉塞中心 (RBC）等設(shè)備均有接口；客運(yùn)專線CTC系統(tǒng)還增加了新的功能，包括臨時(shí)限速設(shè)置、區(qū)間低頻值表示、列車信號(hào)機(jī)點(diǎn)燈滅燈控制與顯示、C3列車移動(dòng)授權(quán)MA信息表示、C3列車運(yùn)行狀態(tài)顯示等。

2.3 青藏鐵路格拉段分散自律CTC系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀

青藏鐵路格拉地段的特點(diǎn)是高寒缺氧、生態(tài)脆弱，所以青藏線行車調(diào)度指揮系統(tǒng)在分散自律CTC系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，又專門針對其惡劣的設(shè)備運(yùn)行環(huán)境、車站無人化運(yùn)營、免維護(hù)、少維修等要求，進(jìn)行了特殊的設(shè)計(jì)。格拉段部分車站采用了GE公司的ITCS信號(hào)系統(tǒng)，該信號(hào)系統(tǒng)集閉塞、車站聯(lián)鎖和列車運(yùn)行超速防護(hù)于一體，能直接與CTC系統(tǒng)車站自律機(jī)進(jìn)行接口，實(shí)現(xiàn)控制命令與表示信息的交換。ITCS沒有獨(dú)立的控顯機(jī)，所有的顯示和控制任務(wù)只能由CTC設(shè)備完成，因此CTC系統(tǒng)對ITCS系統(tǒng)的控制方式只有車站控制和中心控制之分，而無傳統(tǒng)意義上的非常站控。青藏鐵路格拉段45個(gè)車站中，實(shí)現(xiàn)了38個(gè)車站的無人化，無人化率達(dá)85%。

格拉段CTC系統(tǒng)首次實(shí)現(xiàn)了與聯(lián)鎖列控一體化系統(tǒng)的結(jié)合，簡化了信號(hào)系統(tǒng)設(shè)備，提高了系統(tǒng)可用性，也大大簡化了維護(hù)工作，實(shí)現(xiàn)了較高的車站無人化率。

3 我國鐵路分散自律CTC系統(tǒng)應(yīng)用存在的問題

3.1 車站分散式CTC模式成本高

我國鐵路CTC是以“信息集中、控制分散”為基本理念的分散自律式調(diào)度指揮模式，目前多采取車站分散式體系結(jié)構(gòu)，如圖1所示，這主要是由于我國鐵路每個(gè)車站均是單獨(dú)設(shè)置聯(lián)鎖，即便是同一個(gè)車站的多個(gè)車場，目前也還沒有實(shí)現(xiàn)區(qū)域集中聯(lián)鎖。如圖1所示，車站分散式CTC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)里沿線每個(gè)車站都設(shè)1套CTC設(shè)備，并配置相應(yīng)的行車值班員或應(yīng)急值班員。如某條線路有10個(gè)車站，則需10套聯(lián)鎖、10套車站CTC設(shè)備，并配置10套車站行車人員，設(shè)備投資和人員配置都較大，運(yùn)營成本高。3.2 既有線CTC調(diào)度集中控制功能不完善

圖1 車站分散式CTC結(jié)構(gòu)

我國既有線鐵路CTC調(diào)度集中控制功能不完善，存在以下問題：第一，因調(diào)車作業(yè)多而離不開車站值班員，車站無人化率低，不利于減員增效；第二，既有線CTC需要車站值班員人工輸入調(diào)車作業(yè)單才能觸發(fā)進(jìn)路，而且調(diào)車作業(yè)進(jìn)路排列后執(zhí)行性差，調(diào)車作業(yè)自動(dòng)化程度低[3]；第三，部分既有線因技術(shù)或配套設(shè)備不滿足等問題，雖開通CTC系統(tǒng)，但僅用TDCS的功能，存在投資浪費(fèi)。

3.3 客運(yùn)專線CTC接口多

客運(yùn)專線因RBC、TCC、TSRS等系統(tǒng)的應(yīng)用，使CTC系統(tǒng)存在復(fù)雜的接口，易造成系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)傳輸故障[3]。

3.4 調(diào)度臺(tái)設(shè)置不合理

目前，我國鐵路CTC系統(tǒng)一般都是按整條線路來規(guī)劃建設(shè)，調(diào)度臺(tái)的數(shù)量和管轄范圍則根據(jù)某條線路車站的多少以及屬地化管理要求進(jìn)行設(shè)置與劃分，存在資源浪費(fèi)問題。如2009年開通的武廣客專設(shè)3個(gè)調(diào)度臺(tái)，其中調(diào)度1臺(tái)僅管轄武漢鐵路局境內(nèi)武漢高速場等5個(gè)站，又如武漢局管內(nèi)的合武客運(yùn)專線（5個(gè)站）、宜萬線（8個(gè)站）等，建設(shè)時(shí)雖車站數(shù)量都不多，但都因各自單獨(dú)規(guī)劃建設(shè)，調(diào)度臺(tái)都是各設(shè)一個(gè)，人員配置各一套。很明顯，這樣的設(shè)置并沒有充分發(fā)揮CTC系統(tǒng)功能，因?yàn)橛?jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，每個(gè)CTC調(diào)度臺(tái)可以管轄幾十個(gè)車站，因此，資源浪費(fèi)較大。

3.5 系統(tǒng)操作界面不統(tǒng)一

我國鐵路CTC系統(tǒng)開發(fā)的廠家有卡斯柯信號(hào)有限公司、輝煌科技股份有限公司、中國鐵道科學(xué)研究院、北京交大微聯(lián)科技有限公司和北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院有限公司，一般每條線路的CTC在建設(shè)時(shí)期都是按整條線路規(guī)劃，運(yùn)營后按照屬地化管理，因此，一條線路會(huì)由分屬不同鐵路局的CTC系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度，同一鐵路局會(huì)有不同廠家的CTC系統(tǒng)，而不同廠家的CTC系統(tǒng)在界面顯示、操作方式、報(bào)警提示等方面常有不同，由此增加了行車人員的工作難度，也限制了行車人員在不同線路崗位的靈活調(diào)動(dòng)，給調(diào)度管理工作增加了難度；另外，車站聯(lián)鎖和CTC系統(tǒng)生產(chǎn)廠家往往也不同，因此，聯(lián)鎖界面也常常不同于CTC車務(wù)終端界面，在分散自律和非常站控不同模式下作業(yè)時(shí)，給車站值班員帶來很多的不便，易造成人為差錯(cuò)，影響行車安全與行車效率。3.6 CTC網(wǎng)絡(luò)通道設(shè)備故障率高

我國CTC系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通道設(shè)備包括設(shè)在調(diào)度中心機(jī)房與沿線各車站信號(hào)機(jī)械室的路由器、協(xié)議轉(zhuǎn)換器及由鐵通管理的2 M數(shù)字通道等設(shè)備，它們構(gòu)成CTC系統(tǒng)的專用通信網(wǎng)絡(luò)。在CTC系統(tǒng)的運(yùn)營過程中，這些通道設(shè)備故障率高，尤其是協(xié)議轉(zhuǎn)換器，受環(huán)境溫度、運(yùn)行時(shí)間等因素的影響較大，常常需要重啟或更換才能正常工作，極大地增加了日常維護(hù)量，也嚴(yán)重影響CTC系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

4 對策與措施

4.1 推廣區(qū)域分散式CTC體系結(jié)構(gòu)

我國的新建鐵路，尤其是客運(yùn)專線，建議推廣區(qū)域聯(lián)鎖，CTC系統(tǒng)即可采用區(qū)域分散式體系結(jié)構(gòu)，如圖2所示。每個(gè)區(qū)域聯(lián)鎖系統(tǒng)可以控制n個(gè)車站，沿線只需要在區(qū)域聯(lián)鎖控制站設(shè)置CTC系統(tǒng)即可，即一個(gè)區(qū)域CTC系統(tǒng)可以管轄n個(gè)車站的行車工作，值班員也只在區(qū)域聯(lián)鎖站設(shè)置。因此，車站值班員管轄范圍不再是一個(gè)站，而是n個(gè)站，假設(shè)每個(gè)區(qū)域聯(lián)鎖控制5個(gè)車站，如某條線路有10個(gè)車站，則只需2套車站CTC設(shè)備，并配置2套車站行車人員即可。很顯然，這種模式不僅設(shè)備投資減少，還可以大大減少車站行車人員的數(shù)量，從而降低運(yùn)營成本，提高鐵路運(yùn)輸效率。

4.2 完善調(diào)車智能化控制功能

圖2 區(qū)域分散式CTC結(jié)構(gòu)

調(diào)車作業(yè)無法像運(yùn)行圖那樣納入日班計(jì)劃，因此調(diào)車作業(yè)計(jì)劃必須由人工輸入，既有線調(diào)車作業(yè)多而復(fù)雜，建議開發(fā)調(diào)車智能化控制子系統(tǒng)，與CTC結(jié)合，實(shí)現(xiàn)調(diào)車現(xiàn)場顯示、及時(shí)采集足夠的調(diào)車運(yùn)行過程信息和調(diào)機(jī)定位信息、及時(shí)傳遞調(diào)車作業(yè)單及回執(zhí)，增強(qiáng)CTC系統(tǒng)調(diào)車作業(yè)過程控制功能，促進(jìn)調(diào)車作業(yè)自動(dòng)化，從而提高既有線CTC

系統(tǒng)的可用性。

4.3 開發(fā)基于車站子系統(tǒng)一體化的CTC

建議借鑒青藏線格拉段CTC系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)，在新建高速鐵路，推廣CTC與聯(lián)鎖列控一體化系統(tǒng)直接結(jié)合模式，同時(shí)建議研究車站CTC、聯(lián)鎖、列控系統(tǒng)合并為一體的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)基于車站子系統(tǒng)一體化的CTC系統(tǒng)，把聯(lián)鎖操作表示機(jī)、列控主機(jī)和車站自律機(jī)合三為一，既可減少設(shè)備投資，又可大大減少CTC外部接口，從而降低系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)傳輸故障率。

4.4 合并調(diào)度臺(tái)并精簡配置

適時(shí)進(jìn)行調(diào)度臺(tái)合并，如京石武CTC開通后，武漢局管內(nèi)的原武廣高鐵1臺(tái)調(diào)整為京廣高鐵樞紐臺(tái)，增加管轄范圍，除原來的5個(gè)車站外，還負(fù)責(zé)管轄至北線的線路所L1/L2；又如合武客專，合并到京九二臺(tái)進(jìn)行調(diào)度、宜萬線合并到武康一臺(tái)進(jìn)行調(diào)度等，整合之后，武漢局的原20多個(gè)調(diào)度臺(tái)減少到16個(gè)，不僅解決了調(diào)度人員不足或需要培訓(xùn)轉(zhuǎn)崗等問題，更重要的是節(jié)省了定員；另外，助理調(diào)度員工作站、控制工作站、綜合維修工作站可以合并，尤其是客運(yùn)專線，其調(diào)車作業(yè)、綜合維修作業(yè)、遠(yuǎn)程操作都不多，其設(shè)備配置、人員配置及人員工作范疇可以合理整合，進(jìn)行精簡。我國分散自律CTC最初設(shè)計(jì)是每個(gè)調(diào)度臺(tái)設(shè)調(diào)度員、助理調(diào)度員、操作控制員、綜合維修調(diào)度員各1人，共4人；整合精簡后，每個(gè)調(diào)度臺(tái)可以只設(shè)調(diào)度員、助理調(diào)度員各1人，共2人，調(diào)度人員可減少一半。

4.5 統(tǒng)一系統(tǒng)操作界面

建議修訂原技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：一方面，統(tǒng)一各不同廠家的CTC系統(tǒng)工作界面，增強(qiáng)系統(tǒng)的通用性；另一方面， CTC操作界面的設(shè)計(jì)還要與車站聯(lián)鎖的操作界面特征一致，使車站值班員在自律模式和非常站控模式切換時(shí)，面對相同的操作界面，減少人為差錯(cuò)。

4.6 簡化CTC系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通道設(shè)備

利用當(dāng)前先進(jìn)技術(shù)，簡化CTC通道設(shè)備，減少中間環(huán)節(jié)，降低通道故障率。如CTC通道中的協(xié)議轉(zhuǎn)換器，作為通道的一個(gè)附加設(shè)備，目的是實(shí)現(xiàn)V.35和G.703協(xié)議轉(zhuǎn)換，以適應(yīng)2 M通道的傳輸，建議將此功能合并到路由器去實(shí)現(xiàn)。當(dāng)前思科路由器已具備該功能模塊，可以直接連接2 M通道，武漢鐵路局調(diào)度中心利用新遷調(diào)度大樓的時(shí)機(jī)已全部更換，建議其他各地，包括沿線各車站逐漸更新，從而簡化CTC系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通道設(shè)備。

5 結(jié)束語

近十年來，分散自律CTC系統(tǒng)在我國鐵路的應(yīng)用得到大力推廣，有效地提高了鐵路運(yùn)輸效率。但受我國復(fù)雜的線路條件以及歷史的調(diào)度管理遺留問題影響，它的建設(shè)模式、運(yùn)營管理和技術(shù)保障都存在一定問題,需要進(jìn)行針對性的完善與提高，以達(dá)到真正降低運(yùn)營成本、提高運(yùn)輸效率的目的。

[1]郭建剛.分散自律調(diào)度集中系統(tǒng)維護(hù)及管理[J].中國鐵路，2008（3）：58-62.

[2]許誠.膠濟(jì)線分散自律調(diào)度集中系統(tǒng)[J].鐵道通信信號(hào)，2007，43（5）：1-4.

[3]崔艷萍，莊河.國內(nèi)外鐵路調(diào)度集中系統(tǒng)的差異性分析[J].鐵道運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì)，2013，35（4）：16-21.

Based on the analysis of present functions, application status and problems of the railway FZСTС system in Сhina, this paper presents some suggestions for reducing operation costs and improving the effi ciency of railway transportation through spreading the regional decentralized СTС mode, promoting shunting intelligent control functions, developing station subsystem-based integration СTС, merging the traffi c control panel, unifying the system operation interface and simplifying system channel equipment etc.

centralized traffi c control system; existing railway; dedicated passenger line; Qinghai-Tibet railway; railway transportation effi ciency

10.3969/j.issn.1673-4440.2015.01.003

2013-12-23）